ヘテロ核の固体状態NMRおよび分子動力学シミュレーションによって明らかにされた生物活性リン酸酸化ガラスのケイ酸塩およびリン酸塩基の周りのNa/Ca間混合

ケイ酸塩（QSI（N））およびリン酸（QSI（N））テトラヘドラの周りのネットワーク修飾Na（+）/Ca（2+）イオンの相互混合を特徴付けます。、そのp含有量とケイ酸塩ネットワークの接続性は独立して変化しました。このセットには、生物活性組成と生体誘発性組成の両方が含まれており、P 2つのソーダライムシリケートメンバーと、2つのCaO-SiO2メガネと1つのNa2O – SiO2 – P2O5ガラスも含まれます。さまざまなSi/P↔NA/Ca接触は、分子動力学（MD）シミュレーションと、ヘテロ核の魔法角スピニング（MAS）核磁気共鳴（NMR）実験（23）Na {（31）P}および（（23）na {（29）si} redor、および（31）p {（23）na}および（29）si {（23）na} reapdor。優先因子0〜PM⩽1によってエンコードされた特定のQP（n）またはQSI（N）グループの周りに順序を順序付けるNa（+）/Ca（2+）の範囲を定量化するためのアプローチを導入します。Na（+）またはCa（2+）のいずれかを表す種Mの1つのランダムカチオンの相互混合（PM = 0）および完全な選好/順序付け（PM = 1）。MD由来の優先因子は、QSI（4）およびQSI（1）グループを除き、Na（+）/Ca（2+）イオンに囲まれたリン酸およびケイ酸塩種がほぼランダムに混合されたことを明らかにしています（PM≲0.15）。それぞれNa+とCa2+を好む重要な陽イオン秩序。全体的な弱い好みは、ガラスのSIおよびP内容と本質的に独立していますが、PMは主にネットワーク修飾子の総量と相関しています。後者が増加すると、{QP（0）、QSIの周りのNa/Ca分布（1）、Ca2（+）を好むQSI（2）}グループはランダム化する傾向があります（つまり、PCAは減少します）が、{QP（1）、QSI（3）、QSI（4）のPNA値はわずかに増加します}種はすでにNaの調整を好んでいます。（31）p {（23）na} reapdor NMR由来M2（P – NA）双極子2番目の2番目の瞬間から抽出されたオルトリン酸（QP（0））グループの実験選好因子のセット{PCA}は、MD-とよく一致します。生成されたカウンターパート。ソーダライムシリケートグラスのNa/Caの混合に関する結果は、以前のレポートに関連して議論されており、データ評価へのアプローチへの結論の依存性を強調しています。

We characterize the intermixing of network-modifying Na(+)/Ca(2+) ions around the silicate (QSi(n)) and phosphate (QP(n)) tetrahedra in a series of 16 Na2O–CaO–SiO2–P2O5 glasses, whose P content and silicate network connectivity were varied independently. The set includes both bioactive and bioinactive compositions and also encompasses two soda-lime-silicate members devoid of P, as well as two CaO–SiO2 glasses and one Na2O–SiO2–P2O5 glass. The various Si/P↔Na/Ca contacts were probed by molecular dynamics (MD) simulations together with heteronuclear magic-angle-spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) experimentation utilizing (23)Na{(31)P} and (23)Na{(29)Si} REDOR, as well as (31)P{ (23)Na} and (29)Si{(23)Na} REAPDOR. We introduce an approach for quantifying the extent of Na(+)/Ca(2+) ordering around a given QP(n) or QSi(n) group, encoded by the preference factor 0⩽ PM ⩽ 1 conveying the relative weights of a random cation intermixing (PM = 0) and complete preference/ordering (PM = 1) for one of the species M, which represents either Na(+) or Ca(2+). The MD-derived preference factors reveal phosphate and silicate species surrounded by Na(+)/Ca(2+) ions intermixed nearly randomly (PM ≲ 0.15), except for the QSi(4) and QSi(1) groups, which manifest more significant cation ordering with preference for Na+ and Ca2+, respectively. The overall weak preferences are essentially independent of the Si and P contents of the glass, whereas PM primarily correlates with the total amount of network modifiers: as the latter is increased, the Na/Ca distribution around the {QP(0), QSi(1), QSi(2)} groups with preference for Ca2(+ )tend to randomize (i.e., PCa decreases), while the PNa-values grow slightly for the {QP(1), QSi(3), QSi(4)} species already preferring coordination of Na. The set of experimental preference factors {PCa} for the orthophosphate (QP(0)) groups extracted from (31)P{(23)Na} REAPDOR NMR-derived M2(P–Na) dipolar second moments agrees well with the MD-generated counterparts. Our results on the Na/Ca intermixing in soda-lime-silicate glasses are discussed in relation to previous reports, highlighting the dependence of the conclusion on the approach to data evaluation.